ВЕСТНИК ЮЖНОГО НАУЧНОГО ЦЕНТРА РАН, Том 2, № 3, 2006, стр. 42-51
НАУКИ О ЗЕМЛЕ
УДК 631.417.2:631.445
ПОЧВООБРАЗОВАНИЕ В ТЕХНОГЕННЫХ ЛАНДШАФТАХ ПОЛИГОНОВ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ (НА ПРИМЕРЕ РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ)
© 2006 г. О.С. Безуглова1, Д.Г. Невидомская2
Рассмотрены процессы почвообразования чернозема обыкновенного карбонатного в условиях техногенных ландшафтов территорий действующих и рекультивированного полигонов твердых бытовых отходов (ТБО). Внимание акцентируется на изменениях условий гумификации в гсхногенно-преобразованных почвах полигонов ТБО, определяющих направление трансформации органического вещества и характер его отдельных компонентов.
Общеизвестно, что так называемые полигоны твердых бытовых отходов (ТБО) и свалки стали неизбежными спутниками любых поселений городского типа и причиной резкого ухудшения экологического состояния природной среды прилегающих к ним селитебных территорий. В крупных городах, не говоря уже о мегаполисах, воздействие скопления огромных количеств ТБО вблизи мест массового проживания людей на их здоровье и комфортабельность жизни давно уже стало острой и труднорешаемой проблемой. Достаточно вспомнить, что в Российской Федерации более 95% ТБО продолжают вывозить на свалки, площади которых только расширяются от года к году, причем к санкционированным местам сброса ТБО повсеместно присоединяются еще и несанкционированные. Образование и функционирование полигонов ТБО производит значительное негативное воздействие на все компоненты биосферы, но если их влияние на атмосферу и гидросферу уже ряд лет привлекает внимание экологов, то работ, посвященных воздействию ТБО на почвы, явно недостаточно.
Процесс деградации почвенного покрова происходит прежде всего под воздействием веществ и материалов, поступающих на территорию полигонов ТБО в составе отходов. Это могут быть сугубо бытовые и/или промышленно-хозяйственные отходы. При этом отходы оказывают как механическое (захламление), так и химическое воздействие в результате разложения и
1 Ростовский государственный университет, Ростов-на-Дону.
2 Южный научный центр Российской академии наук, Ростов-на-До ну.
выщелачивания токсичных веществ, входящих в состав отходов и представляющих серьезную опасность для загрязнения почвы, атмосферы и грунтовых вод смежных территорий. Происходят значительные трансформации, сопровождающиеся ухудшением физического и биологического состояния почвенного покрова, а также снижением (потерей) плодородия почв [1]. В итоге из сельскохозяйственного оборота, из состава площадей, вполне пригодных для целей жилищного технического строительства, изымаются значительные земельные участки под полигоны захоронения ТБО. Ростовская область в этом отношении не является исключением.
Для таких техногенных объектов представляет особый интерес рассмотреть процессы почвообразования, механизмы саморегулирования и реставрации почвенной системы.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Район проведения исследований находится на территории Нижнего Дона, в пределах степной зоны Приазовско-Предкавказской почвенной провинции черноземов обыкновенных теплых, кратковременно промерзающих южно-европейской фации, представленной пологоували-стой равниной высотой над уровнем моря ог 0,05 до 250 м. Исторически сложившееся наименование этого подтипа - чернозем североприазовский.
Для изучения генезиса черноземных почв техногенных ландшафтов - полигонов ТБО были выбраны два полигона ТБО в городе Ростове-
на-Дону: действующий полигон ТБО "Западный" и законсервированная свалка "Северная", а также два действующих полигона ТБО городов-спутников Ростова: г. Аксая - полигон ТБО "Аксайский" и г. Батайска - полигон ТБО "Батайский". Было заложено 14 разрезов и прикопок, при этом выбор мест закладки профилей обусловливался их расположением относительно основных ландшафтно-геохимиче-ских зон, местоположением по формам рельефа, учитывалась также удаленность от "тела" свалки.
Диагностику техногенно-преобразованных почв проводили с использованием номенклатуры "Классификации и диагностики почв России" [2] и пособия "Антропогенные почвы" [3]. Закладка почвенных разрезов проводилась осенью 2000 г. и летом 2003 г. Метеорологические условия в годы проведения исследований характеризовались среднестатистическими показателями. Для изучения трансформации почв территорий полигонов ТБО был выбран метод сопоставления. Он заключается в сравнении почвенных характеристик целинных (старозалежных) и пахотных аналогов. В нашем случае в качестве эталона сравнения выступила целинная зональная почва, а фона - пахотная почва. Целинная почва - чернозем обыкновенный карбонатный на лессовидной глине государственного памятника местного значения с режимом заповедника "Персиановская степь" Октябрьского района Ростовской области.
Общее содержание гумуса в почве определяли по Тюрину в модификации Симакова [4]; качественный фракционно-групповой состав гумуса - по схеме И.В. Тюрина в модификации В.В. Пономаревой и Т.А. Плотниковой [5]. Для более полного изучения трансформации органического вещества почв техногенно-изменен-ных ландшафтов были выделены препараты гуминовых кислот [6]. Элементный анализ выделенных препаратов был выполнен на C,H,N-анализаторе фирмы "Perkin Elmer", модель 2400. Определение остатка проводили весовым методом (прокаливанием навески в токе кислорода и последующим взвешиванием остатка). Содержание кислорода рассчитывали по разности между массой беззольной безводной навески и суммарным содержанием C,H,N. Макро-морфологическое изучение осуществлялось непосредственно в полевых условиях, где определяли характер неоднородности почвенной массы. Исследования на микроморфологическом уровне проводили в прозрачных шлифах ненарушенного сложения, приготовленных на
основе отечественных полиэфирных смол без проваривания в канифоли [7], в диапазоне увеличений от 27 до 57 с помощью поляризационного микроскопа Ро1аш-113.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
На начальных этапах организации полигонов ТБО доминирует техногенный процесс почвообразования, определяющий состояние и характер почвенного покрова. Значительный вклад в преобразование и дифференциацию почвенной толщи вносят состав и характер вмещающих и привнесенных грунтов, загрязнения антропогенными включениями в результате захламления и делювиального сноса материала с антропогенного аккумулятивного неорельефа в виде "тела" свалки.
Антропотехногенная деятельность на полигонах ТБО нарушает динамическое соотношение фазового состава почвы, что неизменно приводит к изменениям большого спектра почвенных свойств. Органическое вещество почв, представленное специфическими почвенными соединениями - гумусовыми кислотами, также подвергается трансформациям.
Совокупное воздействие процессов гидромор-физма, антропогенной турбации почвенно-грун-тового материала, техногенного переуплотнения, загрязнения способствует миграции соединений железа и марганца, нарушению карбонат-но-кальциевой системы, развитию явлений сли-тизации, оглеения, осолонцевания и т.д. [8]. Это в свою очередь не может не повлиять на общее содержание гумуса и его качество, а также на структуру гумусовых компонентов.
Для североприазовских черноземов характерно постепенное уменьшение содержания гумуса вниз по профилю с максимумом в верхней части гумусово-аккумулятивной толщи с колебаниями от 4,4 до 7,6% [9]. Данные представления наглядно демонстрируются в целинном черноземе (табл. 1), где содержание гумуса в дерновом горизонте составляет 6,4% (Соб11^ 3,7%), постепенно уменьшаясь от 6,4 до 1,4% (Собщ от 3,7 до 0,8%) на глубине 100 см. Микростроение характеризуется биогенной агрегированностью и губчатым сложением почвенной массы; присутствуют внутриагрегатные и межагрегатные поры-трещины, в которых располагаются многочисленные органические остатки разной степени трансформации. Органическое вещество находится в скоагулированном состоянии (рис. 1а). Пахотный аналог характеризуется тем, что в результате сельскохозяйственного исполь-
Таблица 1. Фракционно-групповой состав гумуса целинного, пахотного чернозема и почв полигонов ТБО (в % от почвы)
Горизонт Граница горизонта, Собщ., % Срк £СГК Сфк 2СфК Срк + Сфк С. Гумин (=НО) Е, мг/мл
см 1 2 3 1а 1 2 3
и
W
Q
X
S *
5 *
х о
3
X >
«<
X X
о -}
о
й
X >
> ж
Разрез ООО. Целина. Чернозем обыкновенный карбонатный мощный среднегумусный легкоглинистый на карбонатной лессовидной глине
Ad 0-19 3,7 1,4 20,3 4,9 26,6 1,6 0,3 7,8 4,6 14,3 40,8 1,9 59,2 38,0
А 19-59 2,6 1,5 23,8 5,0 30,3 1,5 0,4 10,5 6,2 18,5 48,9 1,6 51,1 31,3
AB 59-70 1,2 1,7 12,5 7,5 21,7 0,5 - 10,3 10,0 20,8 42,5 1,0 57,5 2,0
В1 70-92 0,8 1,3 7,0 8,0 16,3 1,3 - 11,2 12,5 23,8 41,3 0,7 60,0 1,8
Вса 92-110 0,5 2,0 10,0 14,0 26,0 2,0 - 22,0 16,0 40,0 66,0 0,7 34,0 1,7
ВСса 110-185 0,4 - 10,0 15,0 25,0 2,8 - 21,9 17,8 42,5 67,5 0,6 32,5 1,5
Сса 185-190 0,3 - 11,0 16,7 27,7 5,3 - 25,5 21,7 52,3 80,0 0,5 20,0 1,5
Разрез 03/02. Пашня. Чернозем обыкновенный карбонатный мощный малогумусный тяжелосуглинистый на тяжелом лессовидном суглинке
Полигон ТБО "ЗАПАДНЫЙ" Разрез 001. Техно-чернозем гидрометаморфизированный насыщенный карбонатсодержащий
TGuca 0-10 1,0 2,0 5,0 15,0 22,0 4,0 1,0 6,0 34,0 45,0 67,0 0,5 33,0 0,6
[А]са 10-38 2,3 0,9 16,9 10,0 27,8 3,0 1,3 5,2 11,7 21,2 49,0 1,3 51,0 21,6
АВса 38-75 2,1 0,5 5,2 7,1 12,8 5,7 0,5 13,8 18,6 38,6 51,4 0,3 48,6 15,2
Вса 75-96 1,0 1,0 3,0 17,0 21,0 7,0 1,0 5,0 33,0 46,0 67,0 0,5 33,0 0,6
Свалка "СЕВЕРНАЯ" Разрез 006. Техно-чернозем насыщенный карбонатсодержащий турбированный
Прикопка 008. Пелозем гумусовый глееватый подстилаемый бытовыми отходами TGdU4:a_Fe | 0-6 | 0,9 | 3,3 | 13,3 | 21,1 | 37,8 | 8,9 | - | 16,7 | 6,7 | 32,2 | 70,0 | 1,2 |
Полигон ТБО "АКСАЙСКИЙ"
Разрез 03/1. Технозем черноземовидный гидрометаморфизированный насыщенный карбонатсодержащий глубокотурбированный
30,0
Апах 0-28 2,5 1,2 28,0 9,2 38,4 2,8 1,2 9,2 5,6 18,8 57,2 2,0 42,8
Ап/п 28-45 1,2 2,5 30,0 14,2 46,7 5,0 1,7 12,5 10,0 29,2 75,8 1,6 24,2
В1 45-60 1,0 2,0 23,0 15,0 40,0 5,0 3,0 16,0 12,0 36,0 76,0 1,1 24,0
В2 60-90 0,
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.